C++中,多态性主要通过两种方式实现:编译时多态(静态多态)和运行时多态(动态多态)。这两种多态的机制、特点和用途有所不同。
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编译时多态(静态多态): 编译时多态是在程序编译阶段实现的多态性。主要通过函数重载和运算符重载来实现。
- 函数重载: 同一个作用域内存在多个同名函数,但它们的参数类型或数量不同。根据调用时实际传递的参数类型和数量,编译器决定调用哪个函数。
- 运算符重载: 允许定义或重新定义大部分C++内置的运算符,使得它们可以根据操作数的类型执行不同的操作。
编译时多态的决策是在编译时做出的,因此它不支持在运行时根据对象的实际类型来选择相应的成员函数。
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运行时多态(动态多态): 运行时多态是在程序运行阶段实现的多态性。它主要通过虚函数和继承来实现。
- 虚函数: 通过在基类中声明虚函数,允许派生类中重写该函数。当通过基类的指针或引用调用虚函数时,实际执行的是与指针或引用所指对象的实际类型相对应的函数版本。
- 抽象类和纯虚函数: 抽象类至少包含一个纯虚函数。纯虚函数在基类中没有实现,派生类必须重写这个函数。抽象类不能被实例化。
运行时多态的决策是在程序运行时做出的,这就需要运行时类型信息和虚函数表(vtable)。在运行时,根据对象的实际类型来动态调用相应的成员函数,从而实现多态。
总的来说:
- 编译时多态是静态的,主要通过函数重载和运算符重载来实现,决策发生在编译阶段。
- 运行时多态是动态的,需要虚函数机制,并且决策发生在程序运行时。
- 运行时多态能够提供更高的灵活性和扩展性,是实现框架和库中一些高级功能(如插件架构或事件处理系统)的关键。
- 编译时多态由于在编译期就已经确定了调用哪个函数,通常性能更高,因为它避免了运行时查找虚函数表的开销。